Rüzgar ile elektrik üretimi nasıl yapılır? Rüzgar santralleri nasıl çalışır?
Rüzgar enerjisi, mekanik güç veya elektrik üretmek için rüzgarın gücünün kullanıldığı süreci tanımlar. Rüzgar türbinleri, rüzgardaki kinetik enerjiyi mekanik güce dönüştürür. Bu mekanik güç, tahıl öğütme veya su pompalama gibi işlemlerde kullanılabilir veya bir jeneratör tarafından elektriğe dönüştürülebilir. Rüzgar ile elektrik üretiminin mantığı budur.
Rüzgarın oluşma sebeplerinden biri de güneştir. Rüzgarlar, güneşin atmosferi eşit olmayan şekilde ısıtması, yeryüzünün düzensizlikleri ve yerkürenin dönüşüyle oluşur. Rüzgar akış yönünü su kütleleri, bitki örtüsü ve arazi koşulları belirler. Rüzgar akışı bir kinetik enerjidir. Her kinetik enerji de başka bir enerjiye çevrilebilir.
Rüzgar enerjisinin en önemli kullanım alanı tabii ki elektrik üretimidir. Diğer kullanım alanları aydınlatma sistemleri, su depolama ve pompalama sistemleri, soğutma sistemleri, tahıl öğütme değirmenleri ve gemi taşımacılığı sektörleridir.
Biz bu yazımızda rüzgardan elektrik üretimi sürecini ve rüzgar santralinin çalışma prensibini inceleyeceğiz.
İçindekiler
Rüzgar enerjisi ile elektrik üretimi
Rüzgar ile elektriğin üretilmesi için bir rüzgar türbinin döndürülmesi gereklidir. Türbine bağlı generatör mıknatıslanarak elektrik enerjisi üretir.
Rüzgar santalinin çalışma prensibi şöyledir:
1-Rüzgarın itme kuvveti de bir türbini döndürmek için harika bir kaynaktır. Rüzgarın kinetik enerjisi ile bir rüzgar türbinini döndürür kinetik enerji mekanik enerjiye çevrilir.
2-Mekanik dönme etkisi türbine bağlı bir generatör yardımıyla elektrik enerjisine çevrilir.
3-Elektrik enerjisi de yükseltici trafolar yardımıyla yükseltilir.
4-Daha sonra da evlerde, iş yerlerinde, endüstriyel tesislerde kullanılmak üzere enterkonnekte şebekeye basılır.
Rüzgar türbinlerini fan ya da vantilatörün tam tersidir diyebiliriz. Vantilatör elektrik enerjisini kullanarak pervanesini döndürüp rüzgar sağlarken, rüzgar türbini de rüzgarı kullanarak döner ve elektrik sağlar.
Modern rüzgar türbinleri yatay eksenli ve dikey eksenli olarak iki çeşittir. Günümüzdeki türbinlerin hemen hepsi yatay eksenlidir.
Rüzgar santralinin parçaları
A-Bıçaklar (rotor)
Rüzgârı yakalayan ve şaftın dönmesini sağlayan kısımdır.
B-Düşük hızlı şaft
Rotor ile birlikte döner ve bir dişli sistemi kullanarak yüksek hızlı şaftı döndürür.
C-Yüksek hızlı şaft
Düşük hızlı şaftın dönüşünü en yüksek hızda generatöre transfer eder.
D-Anemometre
Rüzgârın hızını ölçer ve bu bilgiyi kontrolöre aktarır.
E-Küçük rüzgârgülü
Rüzgârın yönünü ölçer ve bu bilgiyi sapma sürücüsüne aktarır.
F-Kontrolör
Sadece istenen rüzgâr hızlarında (12…89 km/saat) çalışmak için türbini başlatır ve durdurur.
G-Generatör
Yüksek hızlı şaftın dönüşünü ve elektromanyetik indüksiyonu kullanarak elektrik üretir.
H-Sapma sürücüsü
Küçük rüzgârgülünden elde edilen verileri kullanarak türbini rüzgâra göre doğru yönlendirir
I-Fren
Rüzgârın çok şiddetli esmesi durumunda rotoru durdurur.
Rüzgar santralinin pervanesinin dönmesi ve elektrik üretmesi için 10…15 km/saat’lik bir rüzgar akışı yeterlidir. Rüzgar 90 km/saati geçen bir hızda eserse sistemin zarar görmemesi için pervaneler durdurulur. Rüzgar santralleri önceden rüzgar hızı ölçülmüş ve yıllık rüzgar oranı en verimli olan yerler tespit edilerek bu bölgelere kurulur. Genellikle rüzgar akışının çok olacağı ve açık rüzgarlara maruz kalabileceği tepelik bölgelere konumlandırılır.
Rüzgar ile elektrik üretiminin özellikleri
Rüzgar ile elektrik üretiminin özellikleri şunlardır:
- Kaynağı bedavadır. Rüzgardan enerji üretilir.
- Rüzgar enenjisi yenilenebilirdir. Temiz bir enerjidir. Çevreyi kirletmez zararlı gazlar oluşturmaz.
- Çok uzakta bulunan deniz aşırı yerlere bile rüzgar enerjisi ile elektrik sağlanabilir.
- Çok büyük bir arazi alanı kaplamaz.
- Gece ve gündüz elektrik üretebilir. Örneğin güneş santralleri gece elektrik üretemez.
- Enerjide dışa bağımlılığı yani enerji ithalatını azaltır. Lokal iş imkanları yaratır.
- Her yere kurulamayabilir. Rüzgarlı bir bölge gereklidir. Rüzgar ne çok az, ne de çok fazla olmalıdır.
- Yatırım maliyetleri yüksektir.
- Gürültü yaratabilir ve yabani kuşların ve hayvanlarının yaşamını zorlaştırabilir.
- Bir tane rüzgar gülü çok fazla elektrik üretmeyebilir. Verimin artırılması için çok sayıda rüzgar gülü kullanılmalıdır.
Bilim adamları, rüzgardan elektrik enerjisi elde etme oranın önümüzdeki yıllarda artacağını tahmin ediyor. Gün geçtikçe daha fazla ülke bu yenilenebilir enerji kaynaklarına güvenlerini arttırmak için bütçelerinin bir kısmını tahsis edecek ve böylece kirlilik seviyelerini ve küresel ısınmayı azaltacaktır. Rüzgar enerjisi küresel ısınmanın neden olduğu iklim değişikliğini azaltma ve fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltma mücadelesinin bir parçası olacaktır.
